淺談超高層建筑的消防設計

2015-07-19 06:50:14林飛平廈門準信機電工程有限公司福建廈門361000

中國新技術新產(chǎn)品 2015年15期

林飛平（廈門準信機電工程有限公司，福建　廈門　361000）

淺談超高層建筑的消防設計

林飛平
（廈門準信機電工程有限公司，福建廈門361000）

摘要：近年來，廈門市超高層建筑越來越多。超高層建筑中的消防設計關系到生命財產(chǎn)安全，是建筑設計中的難點和重點。本文結合筆者多年來在高層建筑消防工程的設計和施工經(jīng)驗，淺談超高層建筑的消防設計。

關鍵詞：超高層建筑；消防給水系統(tǒng)；火災自動報警系統(tǒng)；防煙排煙系統(tǒng)

一、引言

《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（以下簡稱《高規(guī)》）對高層建筑的定義是：十層及十層以上的居住建筑或者建筑高度超過24m的公共建筑稱為高層建筑，建筑高度在100m以上的稱為超高層建筑。近年來，廈門市的超高層建筑越來越多。在國際上，2010年完工迪拜塔以828m的高度領先全世界。不久的將來迪拜還將建造一座高度超過1000m的大樓——納赫勒港灣大樓。

二、超高層建筑火災特點

超高層建筑火災有以下幾個特點：

1失火原因多

超高層建筑功能復雜，電氣化和自動化程度高，用電設備多且用電量大，漏電、短路等故障的幾率增加，容易形成點火源。另外，由于大樓內(nèi)人員多，人為因素引發(fā)火災的機率也會相應增多。

2火勢蔓延快

超高層建筑一旦發(fā)生火災特別容易造成火災蔓延、擴大。一方面，超高層建筑內(nèi)空氣流動快。另一方面，超高層建筑都設有各種多而長的豎向井管，一旦室內(nèi)起火，這些豎直通道的煙囪效應就會使煙火很容易快速蔓延。

3造成損失大

超高層建筑內(nèi)居住的人員多而雜，樓層高，垂直疏散距離長，而疏散設施只有樓梯、避難層、屋頂停機坪，因此難以在較短時間內(nèi)將人員全部撤離危險區(qū)，在慌亂中還難免發(fā)生摔死、摔傷、跳樓等慘劇。

4撲救困難

目前多數(shù)的登高消防車一般也只能達到50m左右的高度，廈門市目前的消防車能夠有效供水的高度不足100m，這顯然不能適應超高層建筑火災撲救的需要。

圖1　某大樓消火栓系統(tǒng)簡略圖

三、超高層建筑消防設施設計

超高層建筑的消防設計包含了消防通道、建筑耐火等級、安全疏散通道、消防給水系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)等概念，本文針對消防給水系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)的設計進行分析。

1消防給水系統(tǒng)

超高層建筑的消防給水設計與普通高層有不少差別。

（1）給水系統(tǒng)豎向分區(qū)

《高規(guī)》和《自動噴水滅火設計規(guī)范》（以下簡稱《噴規(guī)》）中對于消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)均有最大靜壓方面的要求。主要是出于消防管道的承壓和水力均衡兩方面的考慮。超高層建筑的高度超過100m，消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)的靜壓均超過規(guī)范的要求，因此必須進行分區(qū)。有些超高層設計對供水壓力超過0.6MPa～0.8MPa的管段即進行分區(qū)，因此超高層的消防給水系統(tǒng)通常會有三個以上分區(qū)，同時輔以減壓穩(wěn)壓型消火栓和減壓孔板，以達到均衡供水的目的。

（2）給水系統(tǒng)分段供水

《噴規(guī)》第10.4.2條要求：“當水泵接合器的供水能力不能滿足最不利點處作用面積的流量和壓力要求時，應采取增壓措施?！?/p>

隨著建筑高度的增加，限于消防水泵的性能、減壓閥組的減壓特性和管道的耐壓等因素，單次供水已經(jīng)無法做到直接滿足最不利點處的流量和壓力要求。這種情況下就必須采取分段供水的方式，做法是在適當?shù)谋茈y層設置增壓消防水池和加壓水泵進行接力，地下室水泵房除了設置下部消防給水系統(tǒng)的加壓泵外，還必須設置給增壓消防水池供水的補水泵，此補水泵的流量不得小于上部建筑同時開放的消防系統(tǒng)的所有水量之和。規(guī)范沒有對增壓消防水池的儲水量進行明確的要求，一般做法是不應小于火災發(fā)生后的前10分鐘內(nèi)所有消防系統(tǒng)的用水量要求，并且必須有可靠的措施保證在增壓消防水池的水被消耗的同時能夠及時足量補充。

如果建筑的高度很高（如超過250m），就可能需要分三段供水，建筑高度越高，需要分段的數(shù)量就越多。而在分段供水的同時，各供水分段內(nèi)超過靜水壓力要求的系統(tǒng)仍應進行豎向分區(qū)。

2火災自動報警系統(tǒng)

根據(jù)《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》（以下簡稱《火規(guī)》）要求，超高層建筑屬于特級保護對象。特級保護對象必須設控制中心報警系統(tǒng)。

2.1探測器設置

對于超高層建筑火災報警系統(tǒng)，《火規(guī)》第8.1.4條要求，特級保護對象中的探測器應按計算公式N=S/K·A加密布置，其中修正系統(tǒng)K取值0.7～0.8。超高層建筑的變配電室、發(fā)電機房、皮帶輸送機以及電纜橋架上應考慮設置纜式線型探測器。使用可燃氣體的場所還應設可燃氣體探測器。

2.2漏電火災報警系統(tǒng)

按照《高規(guī)》要求，超高層建筑還應設置漏電火災報警系統(tǒng)，對各種配電箱及其傳輸干線漏電電流及溫度進行監(jiān)視，超過設定值的非消防電線路應及時切斷，以防止發(fā)生電氣火災。

2.3火災報警系統(tǒng)智能化

（1）圖文顯示系統(tǒng)（CRT）

超高層建筑火災報警系統(tǒng)必須與圖文顯示裝置實時通訊，圖文顯示系統(tǒng)能夠直觀顯示火災報警、動作反饋、故障等準確部位及其所在樓層的清晰圖像，以便于值班人員快速確定目標并采取相應的措施，高智能的圖文顯示裝置還應能在發(fā)生異常情況時向值班人員提供最簡捷有效的處理方式，以最短的時間處理所發(fā)生的緊急情況。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)

火災自動報警系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動，是指在火災之初，火場的攝像機可將現(xiàn)場畫面迅速傳至中央控制室，通過實景畫面，值班人員可以立即確認火災或是探測器誤報，從而采取相應的行動，節(jié)省了值班人員到現(xiàn)場確認的時間，為搶救爭取到最寶貴的時間。

（3）城市遠程監(jiān)控系統(tǒng)

《城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范》于2008年1月1日起實施。超高層建筑應納入城市遠程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，火災自動報警系統(tǒng)提供一個通訊接口，通過專用的通訊協(xié)議及網(wǎng)絡與城市遠程監(jiān)控中心通訊，實現(xiàn)火災的早期報警和建筑消防設施運行狀態(tài)的集中監(jiān)控。在城市遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡內(nèi)，任何一處建筑發(fā)生火災，在幾秒鐘內(nèi)即可將火警信息傳送到城市遠程監(jiān)控中心，城市遠程監(jiān)控中心收到系統(tǒng)的報警信號，確認火警即可立即出警，爭取時間最快將火災補滅。

3建筑防排煙系統(tǒng)

據(jù)美國國家消防協(xié)會統(tǒng)計，在火災遇難者中，只有不到20%是被燒死的，而超過70%的人是被燃燒所產(chǎn)生的煙霧窒息而死的。

超高層建筑火災中人員疏散所需時間大致與建筑物高度成正比，一般人員疏散的時間較長。在疏散過程中，大樓的消防系統(tǒng)必須對煙霧進行有效的控制，使某些特定區(qū)域內(nèi)的煙濃度始終能維持在建筑內(nèi)人員可以忍受的水平。這些特定的區(qū)域包括公共走道、防煙前室、疏散樓梯間、避難層等。除了利用開窗、開放走廊等自然防煙排煙方式外，超高層建筑大都需要設置機械防煙排煙系統(tǒng)。

3.1機械加壓送風防煙系統(tǒng)

設置機械加壓送風系統(tǒng)的目的是為了在超高層建筑發(fā)生火災時，提供不受煙氣干擾的疏散路線和避難場所。設置這種系統(tǒng)的部位一般有不具備自然排煙條件的防煙樓梯間及其前室，有自然排煙的樓梯間但不具備自然排煙條件的前室，不具備自然排煙條件的消防電梯前室，合用前室、避難層等。對非火災區(qū)域及疏散通道等應迅速采用機械加壓送風的防煙措施，使該區(qū)域的空氣壓力高于火災區(qū)域的空氣壓力，防止煙氣的侵入，以控制火災的蔓延。

3.2機械排煙系統(tǒng)

所謂機械排煙，是憑借機械設備強制性地將室內(nèi)煙氣排出室外。利用這種方式進行排煙在設計和使用上應劃分防煙分區(qū)，合理有效地利用隔墻、擋煙垂壁等阻擋煙氣擴散。一個設計優(yōu)良的排煙系統(tǒng)，在火災發(fā)生時能夠排出80%的煙和熱量，使發(fā)生火災部位的煙霧濃度和溫度大大降低。

3.3防煙排煙系統(tǒng)豎向分段設計

由于風機性能、風道阻力以及漏風等因素的影響，正壓送風系統(tǒng)對超過32層的建筑進行送風時，最末端的風壓無法滿足要求，因此必須分為兩個以上系統(tǒng)分段進行排煙，同理當建筑層數(shù)超過64層時，至少應設3個以上送風系統(tǒng)，送風機的設置位置可選擇地下室、避難層、屋頂?shù)忍帯?/p>

正壓送風系統(tǒng)的新風入口與排煙系統(tǒng)的出風口應保持一定的距離，《高規(guī)》中沒有明確的數(shù)據(jù)要求，僅說明“正壓送風機的新風入口不應受到火、煙的威脅”，但《建筑設計防火規(guī)范》（以下簡稱《建規(guī)》）要求：“機械加壓送風防煙系統(tǒng)和排煙補風系統(tǒng)的室外進風口宜布置在室外排煙口的下方，且高差不宜小于3.0m；當水平布置時，水平距離不宜小于10.0m?！薄陡咭?guī)》的設計標準是高于《建規(guī)》的，而超高層建筑更應提高標準要求。